一、超導e材【科學背景】

二維kagome晶格的體再材料具有幾何受挫和特征電子結構的特點，從中可能會出現各種有趣的料牛量子態。近期研究表明釩基kagome材料AV₃Sb₅（A=K，超導e材Rb，體再Cs）呈現出許多奇特的料牛現象，包括超導性、超導e材異常電荷序、體再異常霍爾效應、料牛對密度波和電子向列性。超導e材然而，體再這類材料最有可能是料牛聲子介導的傳統超導體，符合非磁性和相對較弱的超導e材電子相關性。另一方面，體再相關磁性kagome材料通常具有強大的料牛磁性，阻礙了超導性的出現。因此，這些材料不太可能擁有理論上提出的奇異超導電性。

二、【創新成果】

基于此，浙江大學曹光旱教授、中國科學院物理研究所程金光研究員和周睿副研究員等人在Nature發表了題為“Superconductivity under pressure in a chromium-based kagome metal”的研究論文，報道了一種鉻基kagome金屬CsCr₃Sb₅，它具有強烈的電子相關性、受抑磁性和接近費米能級的扁平帶特征。在環境壓力下，這種kagome金屬在55 K時同時發生結構和磁性相變，出現條紋狀4a₀結構調制。在高壓下，相變演變為兩種轉變，可能與電荷密度波和反鐵磁自旋密度波的有序性有關。這些密度波有序隨著壓力的增加而逐漸被抑制，在3.65-8.0 GPa的壓力下出現了超導圓頂。壓力為4.2 GPa時，密度波有序被完全抑制，超導轉變溫度的最大值T_c^max= 6.4 K，而常規狀態表現出非費米液體特性，這與鐵基超導體中的非常規超導性和量子臨界性相似。本研究為研究相關kagome系統的超導性提供了一個前所未有的平臺。

上周，南方科技大學殷嘉鑫等人通過1μeV量級的超高電子譜學空間能量分辨率，觀測到在kagome超導體KV₃Sb₅和CsV₃Sb₅中的手性超導能隙振蕩，厘清了學術界在配對密度波波矢上的爭議。研究成果以“Chiral kagome superconductivity modulations with residual Fermi arcs”為題發表在Nature上。（揭秘磁性超導，南方科技大學最新Nature！）

圖1 ?CsCr₃Sb₅的晶體結構和物理性質? 2024 Springer Nature

圖2 ?CsCr₃Sb₅的結構調制? 2024 Springer Nature

圖3 ?CsCr₃Sb₅中密度波有序產生的超導性? 2024 Springer Nature

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圖4 ?DFT計算CsCr₃Sb₅的電子結構? 2024 Springer Nature

三、【科學啟迪】

綜上所述，研究人員揭示了與結構上類似的化合物CsV₃Sb₅相比，CsCr₃Sb₅表現出截然不同的性能，包括：（1）CsCr₃Sb₅表現為一種具有大電子質量重整化和大量磁受挫的相關金屬。它在55 K下經歷相變，與環境壓力下的反鐵磁性密度波狀有序有關。（2）密度類波序具有基于偽六方晶格的4×1×1超晶胞的單Q調制。（3）在高壓下，一個超導圓頂在約4.2 GPa的量子臨界點附近出現。這與AV₃Sb₅家族形成鮮明對比，后者在環境壓力下已經表現出超導性，并且在施加壓力的情況下，超導性不會消失。CsCr₃Sb₅與已知的非常規超導體在電子關聯、超導電性演化、交織有序性以及T_C/T_F值方面有相似之處。這些結論表明，鉻基相關kagome金屬中非常規超導性的這種可能實現是一個獨特的例子，它可以從不同的角度揭示非常規超導的機制。

原文詳情：Superconductivity under pressure in a chromium-based kagome metal (Nature2024, 632, 1032-1037)

本文由大兵哥供稿。